ما هو قارب الكوارتز؟

قارب الكوارتز هو مكون رئيسي للحمل يستخدم في عملية تصنيع أشباه الموصلات ، ويستخدم بشكل رئيسي لمعالجة ارتفاع درجات الحرارة للرقائق ، مثل الانتشار والأكسدة والصلصة. إن استقراره الحراري الممتاز ، وخصائص التلوث المنخفضة ومقاومة التآكل يجعلها مادة لا غنى عنها في صناعة أشباه الموصلات. سوف توضح هذه المقالة على المواد والخصائص الفيزيائية والتصنيف وسيناريوهات التطبيق والاختلافات بين قارب الكوارتز وقارب الجرافيت PECVD.

Ⅰ. مادة قارب الكوارتز

المكون الرئيسي لحامل الكوارتز هو ثاني أكسيد السيليكون عالي النقاء (SIO₂) ، وعادة ما تحتاج النقاء إلى أكثر من 99.99 ٪ (درجة أشباه الموصلات). تضمن هذه المادة الكوارتز عالية النقاء أن حاملة الكوارتز لن تقدم شوائب أثناء عملية تصنيع أشباه الموصلات لتقليل تلوث الشوائب المعدنية على الرقاقة.

وفقًا لعملية التحضير ، يمكن تقسيم مواد الكوارتز إلى فئتين:

● الكوارتز الطبيعي: مصنوع من تنقية البلورة ، مع محتوى Hydroxyl عالي (حوالي 100-200 جزء في المليون) ، التكلفة المنخفضة ، ولكن ضعف التسامح مع التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة المرتفعة.

● الكوارتز الاصطناعية: تم تصنيعه بواسطة ترسب البخار الكيميائي (CVD) أو الانصهار الكهربائي ، مع محتوى منخفض الهيدروكسيل (-OH) (<1 جزء في المليون) ، والاستقرار الحراري بشكل أفضل ، ومناسب لعمليات درجة الحرارة العالية (مثل الأكسدة والانتشار).

بالإضافة إلى ذلك ، يتم مخدر بعض قوارب الكوارتز بالمعادن مثل التيتانيوم (TI) أو الألومنيوم (AL) لتحسين مقاومة التشوه ، أو ضبط إرسال الضوء لتلبية احتياجات الأشعة فوق البنفسجية.

Ⅱ. ما هي الخصائص الفيزيائية الرئيسية لقوارب الكوارتز؟

● مقاومة درجات الحرارة العالية: نقطة انصهار الكوارتز تصل إلى 1713 درجة مئوية ، ويمكن أن تعمل بشكل ثابت عند 1200 درجة مئوية لفترة طويلة وتحمل 1500 درجة مئوية لفترة قصيرة.

● معامل التمدد الحراري المنخفض: معامل التمدد الحراري هو 0.55 × 10⁻⁶/درجة مئوية فقط. يضمن هذا الأداء الممتاز الاستقرار الأبعاد في درجات حرارة عالية ويتجنب التكسير بسبب الإجهاد الحراري.

● القصص الكيميائية: باستثناء حمض الهيدروفلوريك (HF) وحمض الفوسفوريك الساخن ، يمكن للكوارتز مقاومة الأحماض القوية ، القلويات القوية والغازات الأكثر تآكلًا (مثل CL₂ ، O₂).

● العزل الكهربائي: المقاومة تصل إلى 10 ⁶Ω · سم ، وتجنب التداخل مع توزيع المجال الكهربائي لعملية البلازما.

● إرسال الضوء: النقل الممتاز في الأشعة فوق البنفسجية إلى النطاق بالأشعة تحت الحمراء (＞ 90 ٪) ، مناسبة للعمليات بمساعدة الضوء (مثل المعالجة فوق البنفسجية).

ثالثا. تصنيف قوارب الكوارتز

وفقًا للهياكل المختلفة للتصميم وسيناريوهات الاستخدام ، يمكن تقسيم قوارب الكوارتز إلى الفئات التالية:

● قارب الكوارتز الأفقي

ينطبق على أفران الأنبوب الأفقي (فرن الانتشار الأفقي) ، يستخدم للأكسدة ، الانتشار ، الصلب وغيرها من العمليات.

الميزات: يمكن أن تحمل 100-200 رقائق ، عادة مع تصميم مفتوح أو شبه مغلق.

● قارب الكوارتز العمودي

ينطبق على الأفران الرأسية (الفرن العمودي) ، المستخدمة في عمليات LPCVD ، والأكسدة وعمليات الصلب.

الميزات: بنية أكثر إحكاما ، يمكن أن تزيد من قدرة حمل الرقاقة ، وتقليل تلوث الجسيمات أثناء العملية.

● قارب كوارتز مخصص

تم تصميمه وفقًا لمتطلبات العملية المختلفة ، يمكن استخدام دعم رقاقة واحد أو بنية التثبيت الخاصة لتحسين تأثيرات معالجة الرقاقة.

كشركة رائدة ومورد للقوارب الكوارتز في الصين ،يمكن لـ VeteKsemicon تصميم وتصنيع منتجات شركة الكوارتز المخصصة وفقًا لاحتياجاتك الفعلية. لمزيد من تفاصيل المنتج ، يرجى الرجوع إلى:

رابعا. ما هي سيناريوهات التطبيق لقارب الكوارتز في تصنيع أشباه الموصلات؟

تستخدم قوارب الكوارتز على نطاق واسع في العديد من روابط العمليات الرئيسية لتصنيع أشباه الموصلات ، بما في ذلك سيناريوهات التطبيق التالية:

4.1 الأكسدة الحرارية

● وصف العملية: يتم تسخين الرقاقة في بيئة أكسجين عالية درجة الحرارة أو بيئة بخار الماء لتشكيل فيلم ثاني أكسيد السيليكون (SIO₂).

● ميزات قارب الكوارتز:

1) مقاومة عالية الحرارة ، يمكن أن تحمل درجات حرارة عالية من 1000 ~ 1200 درجة مئوية.

2) الامتداد الكيميائي ، قوارب الكوارتز مقاومة للأحماض القوية والقلويات القوية والغازات الأكثر تآكلًا ، لذلك يمكن أن تتجنب التأثير على جودة فيلم الأكسيد.

4.2 عملية الانتشار

● وصف العملية: يتم نشر الشوائب (مثل الفوسفور والبورون) في رقاقة السيليكون في ظل ظروف درجة الحرارة العالية لتشكيل طبقة تعاطي المنشطات.

● ميزات قارب الكوارتز:

1) انخفاض التلوث ، ومنع تلوث المعادن من التأثير على توزيع تركيز المنشطات.

2) الاستقرار الحراري العالي ، مع معامل تمدد حراري قدره 0.55 × 10⁻⁶/درجة مئوية فقط ، مما يضمن عملية نشر موحدة.

4.3 عملية الصلب

● وصف العملية: يتم استخدام معالجة درجات الحرارة العالية لإزالة الإجهاد ، أو تحسين بنية البلورة المادية ، أو تنشيط طبقة زرع الأيونات.

● ميزات قارب الكوارتز:

1) مع وجود نقطة انصهار تصل إلى 1713 درجة مئوية ، يمكن أن تحمل التدفئة والتبريد السريع لتجنب التكسير الناجم عن الإجهاد الحراري.

2) التحكم الدقيق في الحجم لضمان تسخين موحد.

4.4 ترسب بخار كيميائي منخفض الضغط (LPCVD)

● وصف العملية: في بيئة ضغط منخفضة ، يتشكل فيلم رفيع موحد مثل نيتريد السيليكون (Si₃n₄) من خلال تفاعل طور الغاز.

● ميزات قارب الكوارتز:

1) مناسبة لأنابيب الفرن الرأسية ، يمكن تحسين توحيد ترسب الفيلم.

2) انخفاض تلوث الجسيمات ، تحسين جودة الفيلم.

Ⅴ. ما هي الاختلافات بين قارب الكوارتز وقارب الجرافيت PECVD؟

سيناريوهات الاختلاف النموذجي:

● عملية PECVD: يمكن لقوارب الجرافيت تحسين توحيد البلازما بسبب الموصلية ، ولا تتطلب أداء درجة حرارة عالية للكوارتز في بيئات درجة الحرارة المنخفضة (300-400 درجة مئوية).

● فرن أكسدة ارتفاع درجة الحرارة: لا يمكن الاستغناء عن قوارب الكوارتز في PeteKsemicon لمقاومتها عالية درجة الحرارة ، في حين أن الجرافيت يتأكسد بسهولة لتوليد CO/CO₂ في درجات حرارة عالية في بيئة الأكسجين ، والتي تلوث الغرفة.